《热力学第二定律》练习题及解答.pdf

荆楚理工学院 化工与药学院《物理化学》精品课程建设讲义·Li Wen-Hui 第 3 章 《热力学第二定律》练习题及解答 一、思考题 1. 自发过程一定是不可逆的，而不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？ 答： 前半句对，而后半句错。因为不可逆过程不一定是自发的。如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。 2. 空调、冰箱可以把热从低温热源吸出、放给高温热源。这是否与热力学第二定律相矛盾？ 答： 不矛盾。Claususe 说“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热 从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？ 答：不能一概而论，这样说要有前提——绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功， 系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。也就是说，在使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。 4. 某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？ 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态， 两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5. 对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，该过程的熵变一定大于零。此说法正确吗？ 答：正确。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的 气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。 6. 相变过程的熵变，可用公式S H 来计算。该说法对吗？ T 答：不对，或说至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，H 是可逆相变时焓的变化值( H Qp ,R ) ， T 是可逆相变的温度。 7. 是否C 恒大于 C ? p ,m V ,m 答：对气体和绝大部分物质是 C 恒大于 C 的。但 4℃时的水，它的C 等于 C 。 p ,m V ,m p ,m V ,m 荆楚理工学院 化工与药学院《物理化学》精品课程建设讲义·Li Wen-Hui 8. 在下列过程中，Q ，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG 和ΔA 的数值，哪些等于零？哪些函数的值相等？ (1) 理想气体真空膨胀； (2) 实际气体绝热可逆膨胀； (3) 水在正常凝固点时结成冰； (4) 理想气体等温可逆膨胀； (5) H (g)和O (g)在绝热钢瓶中生成水； 2 2 (6) 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达成平衡 H (g) Cl (g) 2HCl(g) 2 2  答：(1) Q W U H 0 ，G A ； (2) Q S 0, U W ； R (3) G 0, H Q , A W ； (4) U H 0, Q = W , G A ； P e e (5) U Q = W 0 ；(6)  G 0 ， A W 0 ，U  H V e